Автоматическая корзина для мусора: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Это мусорное ведро с автоматическим открыванием и обнаружением движения. Он имеет подключение к Wi-Fi и отправляет текстовое сообщение, когда он заполнен. Это сделано для ECE-297DP в Массачусетском университете в Амхерсте. Основная цель этого курса заключалась в том, чтобы получить опыт работы с практической электроникой, поскольку я чувствовал, что отстаиваю от своих сверстников и помогу мне объединить то, что я узнал из моих лекций, с экспериментальной работой.

Необходимые материалы:

- 1x Arduino Uno

- 1x ESP-8266

- 2 микросерво

- 2x ультразвуковых детектора движения HC-SR04

- 1x светодиод RBG

- 3 резистора 330 Ом

- 1x 3.3 стабилизатор напряжения

- 2 электролитических конденсатора по 100 мкФ

- 1x керамический конденсатор 0,1 мкФ

- 1x контейнер для пива в бутылках с длинным рукавом Corona Extra на 12 упаковок

Шаг 1: оригинальные планы и развитие

В начале семестра у меня не было планов относительно того, чем я хочу заниматься. Я прыгнул в этот класс, не имея в виду. Итак, для начала я разработал для себя простой способ медленно погрузиться в мир электроники для хобби.

Шаги:

1. Изучите основы Arduino

- Это было сделано в соответствии с руководством для изобретателей SparkFun, которое поставляется со стартовым комплектом. Это позволило мне изучить основы резисторов, светодиодов, пьезоэлементов (звук), датчиков и общего кодирования с помощью Arduino.

2. Посмотрите онлайн-проекты DIY Arduino.

- Это было для того, чтобы найти вдохновение для создания творческой и полезной электроники.

3. Используйте вдохновение, чтобы найти то, что я хотел сделать.

- Поскольку я ленивый человек и мои друзья, которых я снимаю в комнате в следующем семестре, не очень хорошо убираются, я решил сделать автоматический мусорный бак.

Первоначальный план был заключен в разговоре с одним из моих сверстников-наставников, Брайаном Тэмом, еще одним студентом компьютерной инженерии. Обсуждение вслух с ним критики моих проектов помогло мне понять процесс проектирования. Процесс принятия проблемы и обдумывания решения, каким бы невыполнимым оно ни было, а затем обсуждения того, как реализовать указанный проект. Это научило меня, что амбиции и творческий потенциал имеют первостепенное значение при проектировании в инженерии.

Изначально я хотел сделать мусорное ведро, которое автоматически определяло бы, когда оно заполнено, а затем закрывало бы или заворачивало мешок. Изучив возможные способы создания этого, я понял, что это было далеко не в моих руках. Таким образом, я немного изменил цель - сделать мусорное ведро, которое могло бы отправлять текст, когда оно заполнено.

Ближе к концу семестра у меня возникли проблемы с интеграцией компонента Wi-Fi для отправки текста, и я был обеспокоен, поэтому подумал о других альтернативах в качестве системы сигнализации. Я посмотрел на пьезоэлементы, чтобы, возможно, издать раздражающий звук, который не прекращался, пока мусор не был вынут. Кроме того, я решил использовать светодиоды, чтобы сделать разные цвета для обозначения уровня мусора.

Чтобы создать это, потребуются два датчика: один снаружи, чтобы определять, когда над ним поднимается рука, чтобы открыться, и один внутри, чтобы определять уровень мусора. Первоначально только модуль Wi-Fi отправлял текст в качестве сигнала тревоги, но ближе к концу семестра я решил добавить свет в верхней части мусорного ведра, чтобы поддержать это.

Это дизайн проекта, которого я придерживался и довел до конца.

Шаг 2: Исследование

Чтобы подготовиться к этому испытанию, я исследовал несколько вещей.

Сначала я исследую общий способ кодирования Arduino. Практика с набором изобретателя SparkFun очень помогла; приучить меня подключать контакты к Arduino и использовать макетную плату.

Затем я особенно практиковался в использовании сервоприводов, так как знал, что именно так мне нужно будет управлять крышкой, чтобы вращаться. Во-первых, я практикую контроль их времени, а затем комбинирую использование с условными выражениями, чтобы я мог контролировать, когда они активируются.

Затем я исследовал, какие датчики использовать. Было два типа: ультразвуковой датчик (HC-SR04) и инфракрасный датчик (датчик движения PIR). Ультразвуковой датчик посылает импульс, который затем отражается и считывается HC-SR04, вычисляя время в этом интервале, чтобы определить расстояние между ним и местом отражения. Я решил использовать ультразвуковой датчик для внутреннего датчика, поскольку определение расстояния было бы более полезным, тем более что мусор не излучает много излучения. Тогда я решил, что будет проще использовать HC-SR04 как для внутреннего, так и для внешнего датчика.

Изучая ESP-8266, я много узнал о том, как работает Wi-Fi. Узнал о точках доступа и станционных точках. Я также узнал о веб-серверах как о возможном варианте. В конце концов. ESP - это отдельная плата, которую можно полностью запрограммировать отдельно от Arduino. Таким образом, можно даже сделать весь этот проект, просто используя его. Чтобы запрограммировать ESP, я подключил его к Arduino и подключил GND в Arduino для сброса, чтобы отключить его и заставить его действовать как коммуникатор между ESP и USB-кабелем.

Затем я узнал, что могу заставить ESP действовать как клиент, который хочет получить доступ или запросить данные с веб-сайта. Зная это, я использовал веб-сайт IFTTT.com для создания апплета для подключения веб-перехватчиков к отправке SMS-сообщений в целом, чтобы при запуске события (когда клиент запрашивал данные с определенного URL-адреса, он отправлял текст).

Еще я исследовал регуляторы напряжения, диоды и резисторы. Резисторы были необходимы для подключения светодиода к Arduino. Диоды и регуляторы напряжения были возможными решениями для питания ESP-8266, поскольку он требует строго 3,3 В для Vcc. Стабилизатор напряжения был самым простым решением. Хотя на Arduino есть опция 3.3V, я воспользовался этим как возможностью узнать больше.

После этого я узнал о конденсаторах, поскольку они необходимы для работающего регулятора напряжения. Конденсаторы помогают выровнять напряжение в случае, если оно слишком сильно "подпрыгивает" или "икнет". 2 электролитических и 1 керамический конденсатор - это обычная установка для регуляторов напряжения.

Большая часть исследований была направлена на отладку моего кода, поскольку во время его выполнения было много ошибок.

Шаг 3: Возникшие трудности и как я их преодолеваю

Большая часть трудностей в начале семестра заключалась просто в том, что у меня не было опыта. Раньше я даже не задумывался о создании чего-либо, поэтому боялся оказаться либо слишком амбициозным, либо слишком простым. Вот почему я так долго откладывал выбор идеи.

Чтобы преодолеть это, определенно помогли разговоры со старшим, у которого был опыт. Брайан смог критиковать мои идеи и сказать мне, какие из них двигались в правильном направлении, а какие - в неправильном. Он помог мне понять, что мне нужно учитывать свой уровень квалификации, ресурсы, к которым у меня есть доступ, и управление временем.

Для меня также было очень сложно управлять временем. Я уже знаю, что у меня есть слабость, когда дело доходит до тайм-менеджмента, тем более, что этот семестр был невероятно загружен, так как я был перегружен 21 кредитом.

Были времена, когда мне приходилось жертвовать работой над своим проектом, но чтобы преодолеть это, я посвящал по крайней мере один час исследования в выходные дни работе над проектом, а раз в две недели по выходным, чтобы пойти в M5, чтобы поработать над ним.

Еще одна трудность, с которой я столкнулся, заключалась в том, что я плохо разбирался в большинстве частей. Я не знал, как они работают и какие провода куда подключаются. Чтобы преодолеть это, я узнал, что ценным преимуществом является поиск таблиц данных в Интернете, которые помогли мне понять, какое было необходимое напряжение на входе и где нужно было подключить VCC, GND и входы. Я помню, как специально работал над попыткой подключить сервоприводы к датчикам движения и был разочарован, потому что сервоприводы вообще не работали.

Это заставило меня попробовать разные сервоприводы, надеясь, что с ними что-то не так. Однако они по-прежнему не работали, что означало, что это либо моя проводка, либо мой код. Затем я попытался использовать внешний источник питания, подключив сервоприводы к 4 батареям AA, поскольку я читал, что иногда USB на ПК может не давать достаточного напряжения для их питания. В конце концов, я решил просто взглянуть на таблицу и понял, что это просто потому, что моя проводка все время была неправильной.

Самым сложным препятствием для меня была попытка интегрировать компонент Wi-Fi в Arduino. Я искал много руководств в Интернете, и мне было трудно просто понять программирование. Однако один конкретный веб-сайт помог мне и познакомил меня с IFTTT. Я считал, что добился победы, но не осознавал, что платы были отдельными, и в итоге я программировал платы с другим кодом. Я застрял на неделю, пытаясь понять, как их подключить, но Интернет не помог. Чтобы преодолеть это препятствие, я, наконец, просто попросил помощи доктора Маллока. Я очень гордый человек и хочу делать что-то в одиночку. Он помогал мне раньше, однако это была не большая проблема, а скорее обсуждение возможных подходов к моему проекту. Просто попросив доктора Мэллоха немедленно решить проблему интеграции моего ESP-8266.

Этот проект помог мне поставить меня на место и понять, что я должен работать и больше просить людей о помощи, поскольку разработка - это не индивидуальный проект, а командная динамика.

Шаг 4. Изменения в M5 для упрощения процесса обучения

M5 был для меня фантастическим инструментом в этом семестре. В нем уже есть много ресурсов для новых исследователей и опытных ветеранов.

Я думаю, что M5 может помочь упростить процесс обучения, проводя больше семинаров по более широкому кругу тем и делая их более анонсируемыми. Я почти не слышал о семинарах, которые проходили в M5, и знал только о семинарах по пайке.

Также будут полезны другие семинары, такие как «Как заняться проектированием» или «Как использовать 3D-принтер». Возможно, у них есть такие мастерские, но я никогда не слышал о них.

Шаг 5: чего я добился в итоге

Мне удалось сделать автоматический мусорный бак

Но что еще более важно, я узнал о важности управления временем, о том, как создавать схемы и использовать электронные компоненты. Я узнал об Arduino, волнах и датчиках, резисторах, макетных платах, WiFi, ESP-8266, веб-серверах, регуляторах напряжения, диодах и т. Д. Я смог выполнить именно то, что задумал. Чтобы получить представление об электронике и схемах на практическом уровне.

Это также вызвало во мне творческий огонь, потому что создание этого проекта, хотя временами было крайне разочаровывающим, было очень увлекательным и полезным. Наконец, понимание того, как работает деталь или заставить код работать так, как я хотел, стоило часов доработок и изменений, которые мне пришлось сделать. Это помогло мне понять, что я хочу этим заниматься. В начале семестра я сомневался в электротехнике и вычислительной технике, поскольку у меня не было опыта, чтобы знать, нравится мне это или нет. Например, как кто-то не знает, нравится ли им спорт, видеоигры или хобби, если не попробует.

Моим самым большим достижением было то, что я мог с уверенностью сказать, что хочу продолжить работу в области электротехники и вычислительной техники.

Шаг 6: Как кто-то другой может пойти по моим стопам

Если кто-то окажется в той же ситуации, в которой я был в начале семестра, я бы порекомендовал выполнить те же шаги, которые я описал в «Первоначальных планах и прогрессе». Это действительно помогло мне постепенно выделить то, чем я был заинтересован и что я могу делать.

В частности, для этого проекта ниже я расскажу, как его сделать.

Шаг 1. Зайдите на IFTTT.com, зарегистрируйте свой номер телефона и затем создайте апплет. Выберите «если» для веб-перехватчиков и «это» для SMS. После создания найдите Maker Webhooks в поле поиска и щелкните документацию. Заполните информацию своим именем события и скопируйте URL-адрес. Это URL-адрес, который вы будете использовать для кода ESP-8266, который находится внизу.

Шаг 1: Подключите ESP-8266 как таковой:

RXD -> RX

TXD -> TX

VCC -> VCC

CH_PD VCC

GPIO0 -> GND

GND -> GND

Затем подключите GND на Arduino к Reset на нем, чтобы отключить его.

Шаг 2: Введите код внизу и загрузите его в ESP-8266 (сначала загрузите плату esp-8266 в IDE). Затем отключите ESP-8266.

Шаг 3. Подключите сервоприводы к контактам 8 и 9 на Arduino.

Шаг 4: Подключите первый датчик HC-SR04 к контактам 10 и 13 (для триггера и эха соответственно). Затем подключите второй к контактам 11 и 12 (снова для триггера и эха соответственно).

Шаг 5: Подключите светодиод RGB к контактам 4 (красный), 5 (зеленый) и 6 (синий).

Шаг 6: Подключите GPIO2 к контакту 2

Шаг 7: Введите код внизу (ECE_297_DP) и загрузите его в Arduino.

Шаг 8: Найдите старую переработанную коробку из-под пива и кусок картона для крышки. Приклейте горячим клеем палочки для мороженого к сервоприводам, а затем приклейте горячим клеем сервоприводы к внутренней части бота с каждой стороны. Приклейте крышку к палочкам для мороженого. Прикрепите липкой лентой два датчика к крышке (внутренний - датчик для обнаружения мусора (контакты 11 и 12), а внешний - датчик движения (контакты 10 и 13). Затем прикрепите светодиодный индикатор к верхней части крышки. И заклейте проводку за коробкой, чтобы скрыть некрасивую проводку.

Шаг 7: что бы я делал дальше

Продвигаясь вперед по проекту, у меня возникла идея реализовать звуковую сигнализацию в дополнение к светодиоду. Поскольку я заставил ESP-8266 работать, я решил не делать этого. Однако, если бы я двинулся вперед, было бы интересно добавить еще один и раздражать людей, вынуждая их выносить мусор.

Кроме того, мне бы хотелось поработать над более конкретным проектом, поскольку это в основном доказательство концептуального проекта. Если бы я двинулся вперед, я бы использовал настоящий мусорный бак или более тяжелый пластиковый контейнер. Кроме того, я хотел бы быть более эффективным с проводкой, поскольку она очень грязная.

Одной из альтернатив ESP-8266, которую я искал, пока я беспокоился о невозможности ее интеграции, было использование модуля Bluetooth. Мой друг Шон упомянул мне, что в прошлом он уже создавал проект, в котором ему приходилось отправлять данные из своего проекта на свой телефон и использовать модуль Bluetooth. Он сказал, что это было относительно легко. Тем не менее, я заставил Wi-Fi-модуль работать до того, как начал с ним серьезную детективную работу. Думаю, было бы интересно посмотреть, куда бы меня привел этот путь.

Кроме этого, я бы с удовольствием реализовал часть «автоматической упаковки мусорных пакетов», но на данный момент это все еще не входит в мою лигу. Возможно, в будущем я еще раз вернусь к этому проекту и постараюсь сделать его более эффективным.